小型芋头去皮机的设计Word下载.docx
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传动装置位于原动机和工作机之间,用来传递运动和动力,并可用以改变转速、转矩的大小或运动形式,以适应工作机功能要求。
传动装置的设计对整台机器的性能、尺寸、重量和成本都有很大的影响,因此应当合理地拟定传动方案。
传动方案一般用运动简图表示。
拟定传动方案就是根据工作机的功能要求和工作条件,选择合适的传动机构类型,确定各类传动机构的布置顺序以及各组成部分的联接方式,绘出传动装置的运动简图。
该机的工作机主要是靠波盘的转动对芋头进行去皮,所以在这里我主要的构思是利用齿轮传动来带动波盘的转动。
考虑因素如下:
1)带传动承载能力较低,传递相同转矩时,结构尺寸较大,但传动平稳,能缓冲吸振,因此应布置在高速级。
2)开式齿轮传动的工作环境一般较差,润滑条件不好,容易损,寿命短,应布置在低速级。
根据工作机的功能要求个工作条件,初步给出以下传动装置的运动简图。
图1运动简图
Fig1Movementdiagram
2.2机构类型选择
选择传动机构类型时应综合考虑各有关要求和工作条件,例如工作机的功能;
对尺寸、重量的限制;
环境条件;
制造能力;
工作寿命与经济要求等。
选择类型的基本原则:
1)传递大功率时,应充分考虑提高传动装置的效率,以减少能耗、降低运行费用。
这时应选用传动效率高的传动机构,如齿轮传动。
而对小功率传动,在满足功能条件下,可选用结构简单、制造方便的传动形式,以降低初始费用(制造费用)[2]。
2)载荷多变和可能发生过载时,应考虑缓冲吸振及过载保护问题。
如带传动,采用弹性联轴器或其他过载保护装置。
3)传动比要求严格、尺寸要求紧凑的场合,可选用齿轮传动或蜗轮传动。
但应注意,蜗杆传动效率低,故常用于中小功率、间歇工作的场合。
4)在多粉尘、潮湿、易燃、易爆的场合,宜选用链传动、闭式齿轮传动或蜗杆传动,而不采用带传动或摩擦传动。
综上所述可采取图1所示方案。
3小型芋头去皮机设计
3.1原动机的选择
与被驱动的工作机械连接简单,且大多为室内作业,功率较小,维修方便,种类和型号较多等,即确定原动机为电动机[3]。
3.2电动机的选择
一般选用同步转速为1000r/min或1500r/min的电动机,所需转速为nw=400r/min~750r/min,因此传动装置总传动比约为2或3[4]。
3.2.1电动机类型和结构型式
因为芋头去皮周围环境潮湿,选用一般用途的Y(IP44)系列三相异步电动机,卧式封闭结构。
3.2.2电动机的额定功率Pe
Pe=1.5kw
3.2.3电动机的转速
为了便于选择电动机转速,先推算电动机转速的可选范围。
由《机械设计》、《机械设计基础课程设计》表2–1查得V带传动常用传动比范围i1′=2~4,直齿轮传动比范围i2′=2~3,则电动机转速可选范围为:
N=nw×
i1′×
i2′=1800r/min~5400r/min
(1)
可见只有同步转速为3000r/min可符合上面的要求
表1电机技术参数
Table1MotorTechnicalParameters
方案
电机型号
额定功率(kw)
电动机转速
同步满载
电动机质量(kg)
装置传动比
总比V带单级圆锥齿轮减速器
1
Y90S-2
1.5
30002840
22
6.3132.10
2
Y90L-4
15001400
27
3.112.71.15
3
Y100L-6
1000940
33
2.0921.05
因此选定电动机的型号为Y90S–2卧式电动机[5]。
3.2.4电动机的技术数据和外形、安装尺寸
由《机械设计基础课程设计》表12–1、12-3查出Y90S–2型电动机的主要技术数据和外形、安装尺寸,并列表备用
3.3计算传动装置总传动比和分配各级传动比
3.3.1传动装置总传动比
i总=
=
=6.31
(2)
式中,
为电动机满载转速,r/min;
为执行机构转速,r/min。
3.3.2配各级传动比
取V带传动比i1=3,则单级圆柱齿轮减速器的传动比为
i2=
≈2.10(3)
所得i2值符合单级直齿轮减速器传动比的常用范围。
3.4计算传动装置的运动和动力参数
3.4.1各轴转速
电动机轴为0轴,减速器高速轴为Ⅰ轴,低速轴为Ⅱ轴,各轴转速为
=2840r/min(4)
≈947r/min(5)
=
≈450r/min(6)式中,
为高速轴Ⅰ的转速,r/min;
为低速轴Ⅱ的转速,r/min。
3.4.2各轴功率
按电动机额定功率Ped计算各轴输入功率,即
P0=Pe=1.5kW(7)PⅠ=P0η1=1.5×
0.96=1.44kW
PⅡ=PⅠη2η3=1.44×
0.99×
0.95=1.35Kw
式中:
V带传动η1=0.96;
滚动轴承η2=0.99;
直齿圆柱齿轮传动η3=0.95
3.4.3各轴转矩
T0=
=5.04KN.m(8)
TⅠ=
=14.52KN.m(9)
TⅡ=
=28.59KN.m(10)
3.5V带传动的设计计算
3.5.1确定计算功率Pca
由机械设计表8-6查得工作情况系数KA=1.3,故
Pca=KAP=1.3×
1.5kW=1.95kW(11)
Pca为计算功率,KW;
KA为工作情况系数;
P为所需传递的额定功率,KW。
3.5.2选取V带带型
根据计算功率和小带轮转速由《机械设计》图8-8确定选用Z型[6]。
3.5.3确定带轮的基准直径dd1并验算带速v
由《机械设计》表8–6和表8–8取主动轮基准直径dd1=71mm>50mm,按式(8–13)验算带的速度
v=
=10.552m/s<
25m/s(12)带的速度合适
根据《机械设计》dd2=idd1式,从动轮基准直径dd2
dd2=i1dd1=3×
71=213mm(13)
根据《机械设计》表8–8加以适当圆整,取dd2=224mm。
3.5.4确定V带的基准长度Ld和中心距a
根据0.7(dd1+dd2)<
a0<
2(dd1+dd2),初步确定中心距a0=400mm
根据《机械设计》式(8–22)计算带所需的基准长度
Ld0=2a0+
+
(14)
=〔2×
400+п×
〕mm=1278mm
由《机械设计》表8-2选带的基准长度Ld=1250mm
按《机械设计》式(8–23)计算实际中心距a
a≈a0+
=(400+
)mm=386mm(15)
3.5.5验算小带轮上的包角α1
由《机械设计》式(8–6)、(8–7)得
α1≈180°
-
(16)
=180°
=157.3°
≥90°
主动轮上的包角合适
3.5.6计算V带的根数zqazx
由《机械设计》式(8–26)知
z=Pca(P0+△P0)KαKL(17)
由n0=2840r/min、dd1=71mm、
=3,查《机械设计》表8–4a和表8–4b得
P0=0.5kW
△P0=0.04kW
查《机械设计》表8–5得Kα=0.93,查表8–2得KL=1.11,则
z=1.95/(0.5+0.04)×
0.93×
1.11=3.48
取z=4根
3.5.7计算预紧力F0
由《机械设计》式(8–6)知
F0=500Pca(2.5/Kα-1)/vz+qv2(18)
查《机械设计》表8–4得q=0.06kg/m,故
F0=[500×
1.95×
(2.5/0.95-1)/10.552×
4+0.06×
10.5522]N
=44.37N
3.5.8计算作用在轴上的压轴力Fp
由式(8–28)得Fp=2zF0sin(α1/2)=[2×
4×
44.37×
sin(157.3°
/2)]N=347.8N(19)
3.6V带轮设计
3.6.1选择带轮的材料
因为带轮圆周速度<25m/s,故带轮的材料可选用HT150
3.6.2确定带轮的结构型式
大带轮基准直径dd1<71×
2.5=177.5mm,采用实心式;
3.6.3计算基本结构尺寸
表3V带轮的轮槽尺寸
Table3ThesizeofVpulleywheelgroove
项目
符号
槽型
Z
基准宽度(节宽)
b
(b
)
8.5
基准线上槽深
h
2.0
基准线下槽深
7.0
槽间距
e
12
0.3
图2带轮
Fig2Pulley
3.6.4带轮的其他结构尺寸
小带轮的结构尺寸:
Dd1=71mm
d1=(1.8~2)d=(1.8~2)×
24=43.2~48mm,取d1=43.2mm(20)
da=dd1+2h=71+2×
2=75mm(21)
大带轮的结构尺寸:
d1′=(1.8~2)d′=36~40mm,取d1′=38mm(22)
C′=(1/7~1/4)B=(1/7~1/4)×
52=7.4~13mm,取C′=10mm
图3大带轮
Fig3LargePulley
3.7齿轮传动的设计
3.7.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数。
1)按图所示的传动方案,选用直齿圆柱齿轮传动。
2)去皮机是一般机械,齿轮的传送功率不大且速度不高,故大小齿轮都选择8级精度即可。
3)材料选择。
有表10-1选择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280HBS,大齿轮材料为40cr(调质),硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS。
4)小齿轮齿数取Z1=17